心電圖信號處理

　　ECG信號通過濾波器后經A/D轉換為數字信號。雖然，濾波器能夠濾除大部分的包括工頻和肌電等在內的干擾信號，但是通過最后一級跟隨器和系統(tǒng)電源本身耦合進來的工頻干擾信號仍然會對信號質量產生不利影響。因此在對心電圖信號進行分析得出心律信息之前，需對心電圖信號進行數字濾波處理。受實時處理時間間隔的限制，為盡可能縮短濾波所需時間，同時考慮到MXT8051只能支持整數運算，本設計中采用整系數型IIR數字濾波器實現(xiàn)對ECG信號的濾波處理。

　　該濾波器的頻響曲線如圖8所示。

　　經過該濾波器后，250采樣率獲得的ECG頻譜中高于30Hz的信號已被大大衰減，便于下一步分析心律的處理算法的實現(xiàn)。本設計所用心率分析算法對心電波形進行空間尺度變換后，QRS波群的斜率變化具有顯著特征，一般而言QRS波群位置能夠檢測到連續(xù)2~4個峰值，據此對R波進行提取，通過計算RR間期，推算出使用者的心率。

　　該算法實現(xiàn)時，需構建一個10點的移位寄存器，使心電圖采樣點數據依次通過該寄存器。通過對該數據鏈的差分獲得該段波形曲線的斜率，然后搜索滿足設定閾值的斜率出現(xiàn)后一段時間間隔內的波形曲線中是否出現(xiàn)2~4次滿足閾值的斜率曲線，如果發(fā)現(xiàn)則認為檢測到QRS波群，再通過查找該時間間隔內的絕對極值定位R波。

　　加速度信號處理

　　加速度信號的處理目的是獲得使用者的身體運動狀態(tài)變化，從而檢測出使用者是否發(fā)生了諸如跌倒、強烈碰撞等會對人體產生危害的運動狀態(tài)的改變。以跌倒為例，單純考察初始狀態(tài)和最終狀態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)一些固定的模式——初始時人體處于直立狀態(tài)，跌倒后如果人體受到較大的傷害而無法恢復，大多數情況下人體處于水平狀態(tài)?；谝陨戏治?，對于跌倒的檢測和判斷，要求跌倒探測器能夠檢測到運動狀態(tài)的變化，同時分析算法能夠對變化過程進行分析，并根據分析結果實施報警處理機制。對于其他較為復雜的跌倒過程的監(jiān)護，可通過報警機制的配合，實現(xiàn)對跌倒探測及危險報警的準確觸發(fā)。跌倒檢測的算法狀態(tài)機如圖9所示。

　　報警處理

　　報警處理包含報警控制的操作確認和報警信息的發(fā)布。報警控制的操作確認根據基本設計分為自動報警和手動報警兩種方式。自動報警模式下，系統(tǒng)在確認發(fā)生危急情況時，自動進行延時等待，延時結束后，自動進入報警信息的發(fā)布操作;手動報警模式下，使用者可以根據自身情況選擇在必要時直接發(fā)送報警信息或中斷報警處理。圖10為自動模式和手動模式下報警處理的流程圖。

　　報警信息需包含：使用者生理信息：心率，姿態(tài);系統(tǒng)配置信息：監(jiān)護模式，報警模式;理位置;時間信息。

　　報警信息的格式如表2所示。

　　報警信息通過CDMA短信的方式發(fā)送給接收方，跌倒探測器采用DTGS-800b型CDMA模塊，通信控制就是使其能夠正常工作的一段例程。DTGS-800b型CDMA模塊提供RS232接口， MCU可根據需要通過AT命令實施對通信過程的控制。具體通信例程根據設計需求包括如下項目：

　　啟動CDMA模塊——CDMA_work();

　　啟動GpsOne®服務——Gps_Start();

　　獲得GPS空間定位信息——Gps_Position();

　　發(fā)送短信息報警——Send_SMS();

　　由于通信例程涉及的狀態(tài)不多，基本是按照上面的順序進行，因而程序結構比較簡單，這里就不再贅述。